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1、简介型钢混凝土结构是以型钢为钢骨并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。日本：钢骨混凝土结构(Steel Reinforced Concrete)。英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构(Steel Encased Concrete)前苏联称之为劲性钢筋混凝土结构。1第1页/共32页日本起源于1910年代。当时，从欧洲传入日本的护墙结构将型钢作为骨架埋入石护墙，这就是日本型钢混凝土结构的起源。2第2页/共32页日本1918年，内田祥三旧东京海上大楼中(地上7层)柱和内部大梁用钢筋混凝土外包型钢代替型钢周围的砖石，现代意义上的型钢混凝土结构就这样在日本诞生了。1921年，内藤多仲日本
2、兴业银行，是一座总面积约14000m2、高约30m的型钢混凝土建筑，经受了1923 年的关东大地震而几乎没有破坏。3第3页/共32页日本4第4页/共32页日本1978年，宫城县冲绳地震在调查的95栋型钢混凝土建筑中，仅有17栋发生主体轻微破坏。20 世纪30 年代至60 年代日本的型钢混凝土以空腹式配钢为主，70 年代以来以实腹式配钢为主要形式。5第5页/共32页日本1981 年至1985 年多高层建筑中，六层以上占总数的45.2%，建筑面积占总面积的62.8%,1015 层的高层建筑中，90%16层以上的超高层建筑中，达到50%即使以钢结构为主体的高层建筑，其底部几层也多采用型钢混凝土结构。
3、1995年1月，日本关西大地震倒塌和严重破坏的建筑物中，钢筋混凝土结构占55%，钢结构占38%，而SRC结构及其混合结构仅占7%，进一步验证了SRC结构良好的抗震性能6第6页/共32页欧美SRC结构在欧美的研究应用远不如日本广泛，但是最早的型钢混凝土结构却是出现在欧洲。1904年，在英国，为了提高建筑物内钢柱的耐火性能而将其埋置于混凝土内，从而产生了世界上最早的型钢混凝土柱。随后，欧美各国开始了对这种新型结构的研究与应用。7第7页/共32页欧美美国达拉斯第一国际大厦，72层，726m休斯顿第一城市大楼，共49层，高207m休斯顿得克斯商业中心大厦，79层，305m休斯顿海湾大楼，52层，221
4、m澳大利亚悉尼堪特斯中心198m，采用钢筋混凝土内筒，型钢混凝土外柱。新加坡财政大楼，55层，242m，采用型钢混凝土核心筒。雅加达中心大厦，23层，84m，采用型钢混凝土柱，钢筋混凝土梁及钢梁。8第8页/共32页技术规程YB 908297（钢骨混凝土结构设计规程）叶列平教授参考了日本和美国的规范日本建筑学会铁骨铁筋计算规准.同解说 若林实JGJ1382001（型钢混凝土组合结构技术规程）西安建筑科技大学（姜维山、赵鸿铁、白国良）、西南交大赵世春等根据实验研究结果，在苏联模式上进行了修正9第9页/共32页技术规程YB 908297（钢骨混凝土结构设计规程）忽略型钢与混凝土之间的粘结作用，认为二
5、者独立工作，并考虑混凝土主要承受轴压力，型钢主要抗弯，承载力叠加计算计算结果偏小,不适合我国国情JGJ1382001（型钢混凝土组合结构技术规程）假定是沿用钢筋混凝土构件计算中的钢筋与混凝土变形协调假定刚度可以简单叠加法承载力计算复杂10第10页/共32页技术规程YB 908297（钢骨混凝土结构设计规程）正截面承载力计算某些情况计算结果小得离谱（相比试验值）。而且，正截面计算偏小，相对来说容易造成事实上的强梁弱柱，抗震不利。所以不是结果偏小就好JGJ1382001（型钢混凝土组合结构技术规程）正截面承载力基本上可以说不能用，漏洞百出，结果离谱（相比试验值）节点连接；柱脚计算不合理；抗弯计算1
6、1第11页/共32页技术规程欧美试验曲线模式（M-N经验曲线）欧洲规范4建设部蔡益燕教授粘结滑移清华聂建国教授，郭彦林教授西安建大赵鸿铁教授，郝际平教授，薛建阳、杨勇等12第12页/共32页钢与混凝土两种材料的组合体型钢纵向钢筋和箍筋混凝土从受力性能而言，其基本属于钢筋混凝土结构的范畴13第13页/共32页优点：1）含钢率不受限制，承载力高，刚度大可以减小构件截面，增加建筑物使用面积和楼层高度；与钢结构框架相比，节省钢材502）结构可以二次受力施工阶段的第一阶段荷载与硬化混凝土共同承担使用荷载可以有效减小梁的变形和裂缝宽度。14第14页/共32页优点：3）显著加快施工速度4）结构延性与耗能能力
7、较好以实腹柱为最好5）与钢结构相比，其耐久性和抗火性能较好。可以单独使用，也可以与钢筋混凝土或钢结构组合使用15第15页/共32页关键技术：1）与不同结构材料的连接节点2）避免沿高度因结构类型改变引起的承载力和刚度突变应重视过渡层的设计16第16页/共32页1、型钢配置形式：1）实腹式：良好的延性和耗能能力2）空腹式：17第17页/共32页2、型钢与混凝土共同作用型钢混凝土组合结构中，型钢表面积与截面面积之比较小，且表面平整，粘结强度小，二者之间容易产生滑移，仅靠粘结强度是无法实现共同工作的。共同工作的标志：忽略的相对滑移措施：配置充满型实腹型钢抗剪连接件，配置必要的纵筋和箍筋限制型钢板材的宽
8、厚比18第18页/共32页3、型钢与混凝土共同作用配置充满型实腹型钢当梁上翼缘处于截面受压区，且配置一定的构造钢筋时，型钢与混凝土能保持较好的共同工作，截面应变分布基本上符合平截面假定19第19页/共32页第一节第一节 一般要求和结构的整体作用一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用抗剪连接件当钢梁全截面受拉且未在钢梁上翼缘配置抗剪连接件，则当截面拉应力较大时，型钢上翼缘与混凝土交界面处的较大剪力将使交界面发生粘结破坏，出现纵向裂缝。20第20页/共32页第一节第一节 一般要求和结构的整体作用一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用配置必要的纵筋和箍筋箍筋除了增强截面抗剪承载力
9、外，约束核心混凝土的作用尤为突出，能够增强构件塑性铰区的变形能力和耗能能力，是保证混凝土和型钢、纵向钢筋共同工作的重要因素（防止保护层在破坏阶段时严重剥落）21第21页/共32页第三节第三节 型钢混凝土框架柱型钢混凝土框架柱2、构造要求2.1 箍筋截面的配箍率越高，柱的延性越好2.2 型钢受力型钢的含钢率不宜小于4，且不宜大于10；一定数量的型钢才能使其具有比钢筋混凝土柱更高的承载力和更好的延性若按构造要求配置型钢，可不受这一规定22第22页/共32页第三节第三节 型钢混凝土框架柱型钢混凝土框架柱2、构造要求2.3 纵向受力钢筋全部纵向受力钢筋的配筋率不宜小于0.8，以使型钢能在混凝土、纵向钢
10、筋和箍筋的约束下发挥其强度和塑性性能；由于框架柱承受的弯矩和轴力较大，因此柱内纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，净距不宜小于60mm，以便浇注混凝土纵向钢筋截断不应在中间各层节点处，其框架节点区的锚固和搭接应符合混凝土规范23第23页/共32页第三节第三节 型钢混凝土框架柱型钢混凝土框架柱3 柱的受力性能和破坏形态无论哪种破坏，过了最大荷载点后，由于受压区保护层混凝土被压碎而退出工作，截面弯矩有一较快的衰减过程；此后，型钢以及受型钢翼缘和箍筋约束的混凝土部分仍具有一定的承载力24与钢筋混凝土构件不同第24页/共32页第三节第三节 型钢混凝土框架柱型钢混凝土框架柱4框架柱的受剪破坏形态：注意：由
11、于柱上作用较大的轴向力，其斜截面受剪性能与梁不同：轴压力有利于抑制斜裂缝的出现和开展，并提高极限受剪承载力当轴压比小于0.5，柱的斜截面受剪承载力基本上随轴压力的增加呈线性增加轴向压力较大时，易出现剪切粘结破坏；轴向力很大时，柱的承载力将受压破坏由于实腹式型钢的作用，混凝土很难形成主斜裂缝，破坏过程比钢筋混凝土较为缓慢25第25页/共32页连接形式与构造26第26页/共32页第四节第四节 框架梁柱节点框架梁柱节点1、连接形式与构造节点为梁柱的重叠区域，是保证结构承载力和刚度的重要部位；连接形式：型钢混凝土柱与型钢混凝土梁型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁型钢混凝土柱与钢梁连接要求：构造简单传力明确便于
12、混凝土的浇捣和配筋27第27页/共32页第四节第四节 框架梁柱节点框架梁柱节点1、连接形式与构造三种连接形式中，柱内型钢宜贯通沿高度方向，在型钢柱对应于型钢梁的上下翼缘处或钢筋混凝土梁的上下边缘处设置水平加劲肋加劲肋形式宜便于混凝土浇筑，水平加劲肋应与梁端型钢翼缘等厚，且其厚度不宜小于12mm28第28页/共32页第四节第四节 框架梁柱节点框架梁柱节点1、连接形式与构造应采用刚性连接构造；梁的纵向钢筋应伸入柱节点，且应满足钢筋锚固要求；各种连接中，应便于梁纵向钢筋贯穿节点，尽可能减少纵向钢筋穿过柱型钢的数量，且不宜穿过型钢翼缘，因为在有梁约束的节点区，柱型钢的承载能力较大。29第29页/共32
13、页第四节第四节 框架梁柱节点框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能开始受荷载后，节点区处于弹性阶段，型钢腹板、混凝土的剪切变形基本一致；当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，沿节点区对角线方向形成斜裂缝，但此时的剪切应变很小，节点剪力主要由型钢腹板和混凝土承担随着荷载增加，核心区斜裂缝不断增多并加宽，剪切变形增大。主斜裂缝一旦形成，沿核心区对角线基本上贯通，型钢腹板开始屈服。30第30页/共32页第四节第四节 框架梁柱节点框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能此时，部分箍筋尚未屈服，节点区型钢翼缘边框的应变很小，对核心区混凝土仍有较强的约束即使在型钢腹板屈服后，由于箍筋和型钢翼缘的约束，核心区混凝土仍能承受一定的剪力，而且因型钢腹板屈服后进入强化阶段以及斜裂缝间混凝土骨料的咬合作用和摩擦力，节点承载力还能有所提高，但核心区剪切变形明显增大型钢混凝土节点具有相当的延性31第31页/共32页32感谢您的观看。第32页/共32页